水凝胶关节软骨与生物摩擦学

前言

第1章 绪论 1

1.1 天然关节软骨 2

1.2 水凝胶关节软骨 4

1.2.1 结构与特点 4

1.2.2 力学性能 6

1.2.3 润滑与磨损 7

1.3 研究现状与发展趋势 8

参考文献 10

第2章 天然关节软骨 16

2.1 关节软骨的结构、组成与功能 17

2.1.1 关节软骨的结构 17

2.1.2 关节软骨的组成 19

2.1.3 关节软骨的功能 22

2.2 关节软骨的力学性能 23

2.2.1 关节软骨的静态拉伸和压缩性能 23

2.2.2 关节软骨的黏弹特性 25

2.2.3 关节软骨的渗透性 26

2.3 关节/关节软骨润滑与磨损 27

2.3.1 混合润滑 28

2.3.2 液膜润滑 29

2.3.3 边界润滑 33

2.3.4 两相润滑 40

2.3.5 自适应多模润滑 41

2.3.6 关节软骨磨损 44

2.4 关节软骨有限元模型 46

2.4.1 单相模型 47

2.4.2 两相模型 47

2.4.3 三相模型 48

2.5 关节软骨损伤与修复 48

2.5.1 病因 48

2.5.2 修复技术 51

参考文献 58

第3章 水凝胶关节软骨的仿生设计与制备 68

3.1 水凝胶关节软骨的仿生设计 68

3.1.1 结构仿生 68

3.1.2 材料仿生 72

3.1.3 功能仿生 76

3.1.4 仿生关节软骨设计思路 79

3.2 水凝胶关节软骨材料的制备 81

3.2.1 物理交联 81

3.2.2 化学交联 82

3.2.3 辐射交联 82

3.3 水凝胶关节软骨材料的改性 83

3.3.1 接枝改性 83

3.3.2 辐照改性 84

3.3.3 物理共混 85

3.3.4 填充改性 86

3.3.5 双网络强凝胶 87

参考文献 87

第4章 水凝胶关节软骨的结构与溶胀行为 91

4.1 水凝胶关节软骨的结构特点 91

4.2 水凝胶中的水 94

4.3 水凝胶关节软骨的溶胀行为 94

4.3.1 溶胀的理论描述 96

4.3.2 水凝胶的溶胀动力学 97

4.3.3 水凝胶的溶胀性能测试 99

参考文献 104

第5章 水凝胶关节软骨的力学性能 108

5.1 水凝胶力学行为的基本理论 108

5.2 水凝胶力学行为的基本特点 110

5.3 水凝胶力学性能测试 114

5.3.1 单向拉伸性能 114

5.3.2 单向压缩性能 117

5.3.3 剪切性能 119

5.3.4 应力松弛 121

5.3.5 蠕变 123

5.3.6 动态力学性能 123

5.4 增强水凝胶关节软骨力学性能的方法 126

参考文献 132

第6章 水凝胶关节软骨的摩擦学行为 137

6.1 水凝胶摩擦学理论模型 137

6.2 水凝胶摩擦学的试验研究 149

6.2.1 摩擦试验装置 149

6.2.2 润滑液 151

6.3 影响水凝胶摩擦学性能的因素 156

6.3.1 水凝胶自身特性对摩擦学行为的影响 156

6.3.2 影响摩擦学性能的外在因素 162

6.4 水凝胶的磨损 172

参考文献 173

第7章 水凝胶关节软骨的生物安全性评价 177

7.1 溶血试验 178

7.2 细胞毒性试验 180

7.3 慢性毒性试验 181

7.4 肌肉埋植和囊内植入试验 184

7.5 细胞植入试验 187

7.6 两性离子水凝胶体内生物相容性评价 188

参考文献 190

第8章 水凝胶支架在软骨组织工程中的应用 192

8.1 软骨组织工程 192

8.2 水凝胶在软骨组织工程中的应用形式 193

8.2.1 软骨组织工程中的天然和合成聚合物 195

8.2.2 微凝胶在软骨组织工程中的应用 196

8.2.3 可注射水凝胶在软骨组织工程中的应用 198

8.2.4 软骨组织工程用水凝胶的固化方法 199

8.2.5 水凝胶填充多孔支架在软骨组织工程中的应用 202

8.2.6 含有生物活性物质的水凝胶 203

8.3 水凝胶支架在软骨组织工程中应用的展望 204

8.3.1 仿生化支架设计 204

8.3.2 生长因子的传递 205

8.3.3 梯度诱导水凝胶材料 205

参考文献 206

第9章 新型水凝胶 209

9.1 智能响应性高分子水凝胶 209

9.1.1 温度响应性水凝胶 210

9.1.2 pH响应性水凝胶 211

9.1.3 电场响应性水凝胶 212

9.1.4 光响应性水凝胶 212

9.2 拓扑结构水凝胶 213

9.3 纳米复合水凝胶 216

9.4 双网络结构水凝胶 218

9.4.1 增韧机理 218

9.4.2 生物应用 220

9.4.3 水母双网络水凝胶 222

9.4.4 液晶双网络凝胶 223

9.5 自愈性水凝胶 225

9.6 可降解水凝胶 226

9.7 高强水凝胶 227

参考文献 230